DWDM je tehnologija prijenosa u komunikaciji optičkim vlaknima. Koristi jedno optičko vlakno za prijenos više signala optičkog nosača različitih valnih dužina u isto vrijeme i dijeli opseg valnih dužina koji koristi optičko vlakno na nekoliko kanala. Kanal prenosi optičke signale. Stoga je DWDM uvelike poboljšao kapacitet prijenosa optičkog komunikacionog sistema. Pojava vlaknastog pojačala dopiranog erbijem (EDFA) omogućuje dalji prijenos DWDM optičkog signala.
1. Uvod u princip EDFA
Erbijum (Er) je element retkih zemalja. Prilikom izrade optičkog vlakna dodaje se određeni udio elementa erbijuma kako bi se formiralo optičko vlakno dopirano erbijem, koje ima učinak pojačanja. Joni erbija imaju tri nivoa radne energije: E1, E2 i E3. Među njima, E1 ima najniži energetski nivo i naziva se osnovno stanje; E2 je metastabilno stanje; E3 ima najviši nivo energije i postaje pobuđeno stanje. U slučaju da ga ne pobuđuje nikakvo svjetlo, ono je na najnižem energetskom nivou E1. Kada se laser izvora svjetlosti za pumpanje koristi za kontinuirano pobuđivanje vlakana dopiranog erbijem, čestice u osnovnom stanju će skočiti na viši energetski nivo kada dobiju energiju. Ako pređe sa E1 na E3, pošto je čestica nestabilna na energetskom nivou E3, brzo će preći na metastabilni energetski nivo bez zračenja, a život čestice na ovom energetskom nivou je relativno dug, zbog pumpe izvor svjetlosti Uz kontinuirano pobuđivanje, broj čestica na energetskom nivou E2 će nastaviti da raste, dok će se broj čestica na energetskom nivou E1 smanjiti. Kada je energija fotona ulaznog optičkog signala tačno jednaka razlici nivoa energije između E2 i E1, čestice u metastabilnom stanju će preći u osnovno stanje u obliku stimulisanog zračenja i zračiti iste fotone kao fotoni u ulaznom optičkom signalu, čime se uveliko povećava broj fotona, čineći da svjetlo ulaznog signala postane snažan izlaz u vlaknu dopiranom erbijem. Optički signal ostvaruje direktno pojačanje svjetlosti.
Naravno, ovo takođe ima određene zahtjeve za radnu talasnu dužinu izvora svjetlosti pumpe. Gornja slika prikazuje apsorpcioni spektar jona erbija, iz kojeg se vidi da postoje apsorpcioni pojasevi na talasnim dužinama od 650nm, 800nm, 980nm i 1480nm, i mogu se koristiti u ovim frekventnim opsezima. Smatra se radnom talasnom dužinom izvora svetlosti EDFA pumpe. Međutim, nakon poređenja faktora kao što je efikasnost, poluprovodnički laseri od 980 nm i 1480 nm su prikladniji za pumpanje izvora svjetlosti zaEDFA. U poređenju sa 1480nm, 980nm ima visoko pojačanje i nisku buku, i trenutno je poželjna talasna dužina pumpanja za pojačala sa vlaknima. Postoje mnoge vrste metoda pumpanja koje se koriste u EDFA. Uglavnom se naziva da li se izlazna energija iz izvora svjetlosti pumpe ubrizgava u vlakno dopirano erbijem u istom smjeru kao i energija ulaznog optičkog signala. Može se podijeliti na pumpanje naprijed i pumpanje unazad. način i dvosmjerni način pumpanja.
Metoda dvosmjernog pumpanja ima prednosti pumpanja naprijed i obrnuto, tako da ova metoda ne samo da može učiniti da svjetlost pumpe bude ravnomjerno raspoređena u optičkom vlaknu, već i iz perspektive izlazne snage, izlazna snaga pojedinačnog pumpanja je 14 dBm, a izlazna snaga dvosmjernog pumpanja je 14dBm. Pumpa može doseći l 7dBm. Štaviše, dvosmjerno pumpanje ima najbolju efikasnost pojačanja, a kosmjerno pumpanje ima najmanji šum.
2. Primena EDFA u DWDM sistemu
2.1. EDFA se koristi kao pretpojačalo
Na prijemnom kraju multipleksiranja s podjelom talasnih dužina, kako bi se kompenzirao gubitak umetanja demultipleksera i smanjenje osjetljivosti prijemnika zbog povećanja brzine, optičko pretpojačalo sa niskim šumom mora biti konfigurirano prije demultipleksera. Na prijemnoj strani, EDFA se koristi kao pretpojačalo za PIN i APD. Kada je brzina kanala čak 2,5 Gbit/s, u poređenju sa optičkim pretpojačalom, osetljivost prijemnika se može povećati za oko 10 puta.
2.2. EDFA se koristi kao pojačalo
EDFA se koristi kao pojačalo pojačalo, koje ima prednosti velike izlazne snage, stabilnog izlaza, niske razine šuma, širokog frekvencijskog opsega pojačanja i lakog praćenja. Postavlja se na optički predajnik da direktno pojača signal optičkog predajnika. Pojačala snage mogu se koristiti samostalno ili u kombinaciji. Nakon što se pojača EDFA, izlazna snaga odašiljačkog kraja može se povećati za otprilike red veličine, što uvelike poboljšava snagu koja ulazi u vlakno.
2.3. EDFA se koristi kao linijsko pojačalo
U optičkim komunikacionim sistemima, disperzija i gubitak ograničavaju udaljenost i kapacitet komunikacije. Kako bi se smanjio utjecaj disperzije, može se izvršiti kompenzacija disperzije. Nakon dodavanja vlakna za kompenzaciju disperzije, inserciono slabljenje se značajno povećava, tako da se prigušenje umetanja mora kompenzirati optičkim pojačalom. KoristećiEDFAkao linijsko pojačalo može značajno povećati udaljenost regeneracije, a može i zamijeniti skupe optičke repetitore.
3. Zaključak
DWDM je posebna metoda multipleksiranja u komunikacijskom sistemu optičkih vlakana. Ova metoda može u potpunosti iskoristiti široko područje niskih gubitaka optičkog vlakna i lako može udvostručiti povećanje bez promjene postojećih instaliranih optičkih komunikacijskih linija. Kapacitet optičkih komunikacionih sistema. Sada su EDFA i DWDM postali glavni tok razvoja komunikacijskih mreža s optičkim vlaknima velike brzine, predstavljajući novu generaciju komunikacijske tehnologije s optičkim vlaknima.
